基本信息
- 项目名称：
- 食品安全中食物过敏原的基础研究及相关试剂盒的研制
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本作品是在老师精心指导下历经两年多完成的集体作品。该项目国内首次对具有我国区域特色食物过敏原基因进行克隆、表达及免疫学特性鉴定。有6个食物过敏原基因在Gene Bank 登录，丰富了我国该领域研究的基础内容，填补了国内食物过敏原研究领域的空白。同时，制备了八大类食物过敏原多抗和主要过敏原单抗，并进行了标准化，为食物过敏原检测和诊断试剂的研制奠定了基础。在国际上首次探讨了我国传统加工方式对食物过敏原免疫原性的影响，为食物过敏的预防提供了理论依据。 此外，初步研制出食物过敏原快速检测试剂盒，并经出入境检验检疫局试用，完全可替代国外同类进口产品；同时，本课题组研制的食物过敏原诊断试剂（发明专利公开号：CN 1844928），具有自主知识产权, “食物过敏特异性IgG检测ELISA试剂盒”现已与企业签订产业化合作协议书，填补了国内该产品的空白，具有显著的社会效益。
- 详细介绍：
- 食品安全直接关系到人民群众的健康和生命安全，解决食品安全问题是国家需要，也是广大人民群众的需要。目前我国对食品安全的关注主要集中在农药残留、细菌及其毒素、病原体污染、毒素污染、化学污染物等方面，而食物过敏是食品安全中极为重要的一个方面，虽然国内已对食物过敏引起高度重视，但对食物过敏原的相关研究仍处在起步阶段。 本研究首次对我国常见主要食物过敏原进行生物化学和分子生物学研究及其标准化，并在此基础上进一步探讨食品加工对其致敏性的影响以及对相关检测方法和诊断试剂进行研究，填补了我国在食物过敏原应用基础研究领域的空白，为食物过敏的预防、诊断和食物过敏原的检测奠定了理论基础。 本项目是一集体项目，在老师的指导下，11位同学分别从生物化学、分子生物学、免疫学(抗体制备)、食品加工、试剂盒研制及应用开展了系列研究，具体内容如下： 1、食物过敏原的分子生物学研究： 本项目首次对具有中国区域特性的八大类主要食物过敏原（包括牛乳、鸡蛋、鱼、甲壳类水生生物、花生、大豆、芝麻、小麦）的基因进行克隆和高效表达、纯化，以及免疫学特性鉴定，其中牛奶β-乳球蛋白基因、α-乳白蛋白基因、鸡蛋卵类粘蛋白基因、中国春小麦CM16蛋白基因、甜荞麦16KDa蛋白基因均在Gene Bank登录,登录号分别为：EU883598、FJ232912、FJ227543、EU883599、FJ430161，已投稿（待发表）相关研究论文13篇，进一步丰富了我国该研究领域的基础内容，填补了国内食物过敏原研究领域的空白，促进了我国食物过敏反应学科（Food Allergy）的发展，使我国在国际该研究领域中占有一席之地。 2、食物过敏原的标准化研究： 本项目首次制备出我国常见八大类食物过敏原（牛乳、鸡蛋、鱼、虾、花生、大豆、芝麻、小麦）多克隆抗体和牛奶、鸡蛋、花生等主要过敏原单克隆抗体，并对八大类食物过敏原主要抗原含量和生物学活性进行测定及标准化，为食物过敏原检测试剂和诊断试剂的研制奠定了基础。 3、不同加工方式对食物过敏原免疫原性的影响： 常见食物过敏原主要由蛋白质组成，而一般情况蛋白质在高温、强酸作用下易变性。但是，实际生活中人们常使用的食品是经过高温加工和胃肠道消化，但依然存在大量的食物过敏现象。 本研究针对我国传统的食品加工工艺，首次对鸡蛋、花生和牛奶的不同加工方式对其免疫原性的影响进行分析，结果显示：（1）不同加工方式下（蒸、煮、煎、卤和茶叶蛋）鸡蛋蛋白组分和主要变应原活性和免疫原性发生明显变化，蒸蛋和煎蛋的蛋白变应原活性和免疫原性相对较高，水煮蛋则相对较低，卤鸡蛋和茶叶蛋蛋白发生严重降解，与IgE免疫结合能力显著降低，提示不同鸡蛋加工方式可影响其免疫原性，通过探索减低鸡蛋过敏原性的加工方式，以达到预防和降低儿童鸡蛋过敏的目的。（2）通过对不同的中国传统花生加工方式（烘烤花生、炒花生、水煮花生）的过敏原免疫原性分析，显示经加工后花生主要过敏原Ara h1免疫原性增强，并对其机制进行了结构和功能研究。为食物过敏性疾病的预防提供了理论依据。 注：(1)The effect of processing on the allergenic properties of Hen’s egg white proteins. J Allergy Clin. Immunol.(IF=8.83)已投稿，正在审稿中。(2)不同加工方式对花生过敏原性的影响一文待投稿。 4、食物过敏原标签法规： 2006年美国众议院通过“食物过敏原标签及消费者保护法(FALCPA)”规定从2006年开始在食品标签中应明确表明是否含有8大类（牛乳、鸡蛋、鱼、甲壳类水生生物、花生、大豆、小麦等）主要过敏食品。2007年5月香港特区政府规定必须在出售的食品上标明可能的致敏成分。欧盟、日本、俄罗斯等国也相继通过相关法规。而我国尚未建立有关食物过敏原标签法规。 目前，我国已十分重视食物过敏原的标签法规的建立，2008年3月，国家质检总局召开食物过敏原国际研讨会（本课题组作为国内高校特邀两位代表之一在研讨会上专题发言），2008年10月，国家已出台有关食物过敏原标签法规的相关草案。本项目通过对我国具有区域特色的八大类食物过敏原的基础和应用研究，为我国食物过敏原标签法规的建立奠定了坚实的理论和技术基础。 5、临床食物过敏的诊断： 食物过敏性疾病是临床上的常见病和多发病，我国部分地区食物过敏的发生率为3.4-5.0%。但是由于生物的区域性和多样性，加以我国地大物博，食品物种繁多，食物过敏原的种类、免疫学特性、基因序列和蛋白结构等与国外食物过敏原具有一定的差异。故临床食物过敏原的诊断最好使用具有我国区域特色、标准化的食物过敏原。 国内临床上使用的食物过敏原（变应原）诊断试剂仍是沿用70年代方法生产的粗抗原（粗浸液变应原），这种粗浸液变应原在临床应用中存在易产生假阳性、灵敏性和准确性低等不足，与国外标准化食物过敏原同类产品相比有较大差距，而且也大大落后国内临床过敏性疾病诊治工作的需要。本作品研制的标准化食物过敏原用于临床诊断可提高食物过敏诊断的特异性，减少假阳性。因此，通过对我国常见食物过敏原的分子生物学、免疫学和标准化的系统深入研究，对食物过敏性疾病的预防、诊断都具有重要的意义。 6、食物过敏原检测试剂和诊断试剂的研制： （1）食物过敏原检测试剂盒的研制： 本项目研制的食物过敏原快速检测试剂盒（如花生过敏原胶体金快速检测试剂盒），现已在某出入境检验检疫局正式试用，检测结果具有高度的特异性和敏感性，完全可替代国外同类产品。为完善我国食品安全预警体系，建立国家食品过敏监督、检测体系提供了新的检测方法和手段，还可成为食品加工、生产商内部进行食品质量控制的科学依据。 （2）食物过敏原诊断试剂盒的研制： 本项目在对食物过敏原研究基础上，历经两年多的时间，研制了食物过敏原的IgG体外诊断试剂盒（发明专利公开号：CN 1844928），具有自主知识产权。2008年12月本课题组已正式与国内某知名生物技术有限公司就“食物过敏特异性IgG检测ELISA试剂盒”签订产业化合作协议书，改变了国内临床上该领域仍依靠国外进口诊断试剂的现状，填补了国内该领域的空白，具有显著的社会效益。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 在众多食品安全问题中，食品过敏是其中极为重要的一个方面。本研究首次对我国常见主要食物过敏原进行生化和分子生物学、免疫学研究及其标准化，在此基础上进一步探讨不同加工方式对食物过敏原免疫原性的影响，以及对相关检测方法和诊断试剂进行研究，填补我国在食物过敏原应用基础研究领域空白，为完善我国食品安全预警体系、建立我国食物过敏原标签法规以及为食物过敏性疾病的预防、诊断奠定理论基础。
科学性、先进性及独特之处
- 首次对主要食物过敏原基因进行克隆表达及免疫学特性鉴定；并制备出多抗、单抗及其标准化；此外，首次就不同加工方式对鸡蛋、牛奶、花生免疫原性的影响进行研究，填补国内食物过敏原研究领域的空白。 首次研制出食物过敏原检测和诊断试剂盒，具有自主知识产权；食物过敏原检测试剂盒已在出入境检验检疫局试用，可替代国外同类产品。食物过敏特异性IgG检测ELISA试剂盒已转让给某生物公司，以实现产业化。
应用价值和现实意义
- 基础理论：填补了国内食物过敏原研究领域空白，促进了我国过敏反应学科发展。 食品安全预警体系：有助于完善我国食品安全预警体系的建立，还可为食品加工、质量控制提供检测方法和科学依据。 临床应用:为食物过敏的预防和诊断提供新的技术手段。 产业化：具有自主知识产权，2008年12月已与某生物技术公司签订食物过敏原快速检测试剂盒的成果转让合同，为企业提供源头性创新成果。
学术论文摘要
- 对我国常见过敏原基因（牛奶主要过敏原β-乳球蛋白基因、α-乳白蛋白基因、鸡蛋卵类粘蛋白基因、虾夷扇贝tropomyosin基因、家蚕精氨酸激酶基因、花生主要过敏原Ara h1基因、Ara h2基因、中国春小麦CM16基因、甜荞麦16KD过敏原基因和芝麻albumin基因）的克隆表达、纯化及免疫学鉴定。上述研究已投稿相关研究论文13篇。 八大类食物过敏原多抗的制备和主要过敏原单抗的制备，及其标准化研究。 不同加工方式对食物过敏原免疫原性的影响：研究发现不同加工方式如蒸蛋、煎蛋、水煮蛋、卤蛋和茶叶蛋鸡蛋主要变应原活性发生明显变化，并对其发生机理进行了深入研究。已投稿和待投稿SCI论文2篇。 食物过敏特异性IgG检测ELISA试剂盒的研制，现已成功转让给某生物公司，为临床食物过敏的预防和诊断提供理论依据和技术手段。 花生过敏原胶体金快速检测试剂盒，经出入境检验检疫局试用，可替代国外同类进口产品。为完善我国食品安全预警体系，建立国家食品过敏监督、检测体系提供新的检测方法和手段，具有显著的社会效益。
获奖情况
- 1、作品有关食物过敏原的分子生物学研究内容已有13篇论文向国内核心刊物投稿（待发表）。 2、The effect of processing on the allergenic properties of Hen’s egg white proteins. J Allergy Clin. Immunol.(IF=8.83)已投稿，正在审稿中。 3、The effect of processing on the allergenic properties of hen’s egg white proteins.Allergy (In preparation. IF=5.35)
鉴定结果
- 本作品在广东省医学情报研究所对立项进行了查新，查新结果为：“目前未检索到国内有关作者报道有关食品过敏原定量检测试剂盒的研究文献，也未检索到有关食品过敏发生的安全保障体系的研究文献公开报道”。
参考文献
- 1.Burks, A.W., Cockrell, G., Stanley, J.S.,.et al. Recombinant peanut allergen Ara h I expression and IgE binding in patients with peanut hypersensitivity. J. Clin. Invest. 1995，96 (4)：1715-1721. 2.Stanley JS, King N, Burks AW, et al. Identification and mutational analysis of the immunodominant IgE binding epitopes of the major peanut allergen Ara h 2. Arch Biochem Biophys. 1997;342(2):244-53. 3.Gonzalez R, Duffort O, Calabozo B,et al.Monoclonal antibody- based method to quantify Gly m 1. Its application to assess environmental exposure to soybean dust. Allergy. 2000;55 (1):59-64. 4.Wolff N, Yannai S, Karin N, et al. Identification and characterization of linear B-cell epitopes of beta-globulin, a major allergen of sesame seeds. J Allergy Clin Immunol. 2004 Nov;114(5):1151-8. 5.叶永茂.食品安全---中国面临新的形势与挑战。药品评价，2004, 1(2): 83-88. 6.Hanson L., Telemo E.. The growing allergy problem. Acta. Pediatr. 1997, 86(9): 916-918. 7.赵京，陈育智，文昭明。婴幼儿和儿童食品过敏的发病机理及临床表现。中华儿科杂志。2002，40（3）：179-181.
同类课题研究水平概述
- 食品安全已经成为全球性的公共卫生学问题，食品过敏现已成为食品安全中极为重要的一个方面；在美国每年因食物过敏约200人死亡，每年用于食品过敏的医疗费用超过180亿美元。在我国人群中，约有3-5%的人曾患有食品过敏。 国外食物过敏问题得到了广泛认识和关注。美国众议院通过的食物过敏原标签及消费者保护法(FALCPA)规定，从2006年开始，在食品标签中应明确表明是否含有八类主要过敏食品。2007年5月香港政府规定必须在出售的食品上标明可能的致敏成分。欧盟、日本等国也相继通过上述法规。食品标签已成为设置国际技术壁垒的重要手段以及设立技术壁垒的新区域。 而我国目前人们主要关注与农药、兽药、重要有机污染物、食品添加剂、饲料添加剂与违禁化学药品、生物毒素等相关的食品安全问题。对食品安全的检测研究也集中在这些方面。食物过敏问题却一直没有引起足够的重视，对食品过敏和食物过敏原的研究以及过敏原的快速检测、分析极为滞后。 目前对食物过敏原分子生物学研究大多来自国外。Burks 等克隆了花生主要过敏原Ara h1，并对其IgE反应性进行了临床研究。Odani等人对大豆主要过敏原Gly m1进行克隆。Gonzalez等人运用双抗体夹心技术对大豆主要过敏原Gly m1进行检测。Wolff等人对芝麻主要过敏原β球蛋白的B细胞抗原表位进行了鉴定。我国地大物博，食品物种繁多，故食物过敏原的种类和基因序列与国外食品具有一定的差异并具有区域性。对我国食物过敏原的系统研究和活性鉴定，食物过敏性疾病的诊断和治疗具有重要意义。 目前国际上一些大的医药公司已生产出经标准化的重组变应原体外免疫诊断试剂，现已进入我国医药市场，但价格极为昂贵（检测20种过敏原约1600元/次/人）。国内临床上使用的变应原诊断试剂仍是沿用70年代方法生产的粗抗原，这种粗浸液变应原在临床应用中存在易产生假阳性、灵敏性和准确性低等不足。国内尚无SFDA批文有关变应原体外诊断试剂的。 我国食物过敏原的基础研究起步较晚，国内有关食物过敏原的分子生物学研究和抗原标准化研究几乎是空白，给我国食品安全带来一定的隐患。加强对我国常见食物过敏原的分子生物学研究和标准化，并研制出主要食物过敏原检测试剂和诊断试剂对进一步建立和完善我国食品安全体系以及提高临床食物过敏的预防和诊断水平具有重要意义。
